醫(yī)學細胞生物學

1、.核核 膜膜核核 仁仁染色質染色質核基質核基質間期細胞核間期細胞核.外核膜外核膜內核膜內核膜核孔核孔核周間隙核周間隙一、核膜一、核膜 在電鏡下，核膜由內外層核膜、核周在電鏡下，核膜由內外層核膜、核周隙、核孔復合體和核纖層等結構組成。隙、核孔復合體和核纖層等結構組成。.u與粗面內質網(wǎng)相連，表面有核糖體附著，與粗面內質網(wǎng)相連，表面有核糖體附著，被認為是粗面內質網(wǎng)的特化區(qū)域。被認為是粗面內質網(wǎng)的特化區(qū)域。u胞質面附著有中間纖維和微管等細胞骨胞質面附著有中間纖維和微管等細胞骨架成分，與細胞核定位有關。架成分，與細胞核定位有關。1 1、外核膜、外核膜.u核質面附著有致密的核質面附著有致密的核纖層核纖層纖

2、維網(wǎng)絡結構纖維網(wǎng)絡結構2 2、內核膜、內核膜位于內外膜之間；位于內外膜之間； 隙寬：隙寬：20-40nm20-40nm；充滿液態(tài)物；充滿液態(tài)物質，為各種蛋白質和酶。此質，為各種蛋白質和酶。此間隙與內質網(wǎng)有臨時通道，間隙與內質網(wǎng)有臨時通道，可進行核可進行核質物質交換。質物質交換。3 3、核周間隙、核周間隙. 內外核膜的融合之處形成環(huán)狀開口，稱為核孔。內外核膜的融合之處形成環(huán)狀開口，稱為核孔。核孔并非簡單孔洞，而是由核孔復合體（核孔并非簡單孔洞，而是由核孔復合體（nuclear pore complex,NPC）構成。）構成。4 4、核孔復合體、核孔復合體一般哺乳動物細胞平均有一般哺乳動物細胞平均

3、有30003000個核個核孔?？住＜毎嘶顒油⒌募毎泻丝讛?shù)目細胞核活動旺盛的細胞中核孔數(shù)目較多，反之較少。較多，反之較少。在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八在電鏡下觀察，核孔是呈圓形或八角形，現(xiàn)在一般認為其結構如角形，現(xiàn)在一般認為其結構如fish-fish-traptrap。 .中央栓中央栓胞質環(huán)胞質環(huán)輻輻.柱狀亞單位柱狀亞單位：位于核孔邊緣，連接胞質環(huán)與核質環(huán)，起到支撐核：位于核孔邊緣，連接胞質環(huán)與核質環(huán)，起到支撐核孔的作用；孔的作用；腔內亞單位：腔內亞單位：穿過核膜伸入核周間隙，起錨定作用；穿過核膜伸入核周間隙，起錨定作用；環(huán)狀亞單位環(huán)狀亞單位：在柱狀亞單位內側靠近核孔中央，是核：在柱狀亞

4、單位內側靠近核孔中央，是核- -質交換的質交換的通道通道輻輻.核質環(huán)（核質環(huán)（nuclear nuclear ringring）：）：位于核孔復位于核孔復合體結構邊緣合體結構邊緣核質核質面面一側的孔環(huán)狀結構一側的孔環(huán)狀結構, ,與與柱狀亞單位相連柱狀亞單位相連，在，在環(huán)上也對稱分布環(huán)上也對稱分布8 8條纖條纖維伸向核內，纖維末維伸向核內，纖維末端形成一個由端形成一個由8 8個顆粒個顆粒組成的小環(huán)組成的小環(huán), ,構成捕魚構成捕魚籠似的結構籠似的結構 ，稱，稱“核核籃籃”。胞質環(huán)（胞質環(huán)（cytoplasmic ringcytoplasmic ring）：）：位于核孔復合體結構邊緣位于核孔復合體結

5、構邊緣胞質胞質面一側的環(huán)狀結構面一側的環(huán)狀結構, ,與與柱狀亞單位相連柱狀亞單位相連，環(huán)上對稱分布，環(huán)上對稱分布8 8條短纖條短纖維，并伸向細胞質維，并伸向細胞質 。. 核纖層廣泛分布于高等真核細胞中，在細胞核中編織成纖核纖層廣泛分布于高等真核細胞中，在細胞核中編織成纖維網(wǎng)絡狀，襯于內層核膜下面，維網(wǎng)絡狀，襯于內層核膜下面， 在細胞核外與中間纖維相連在細胞核外與中間纖維相連，構成貫穿于細胞核與細胞質的網(wǎng)架結構體系，整體觀呈，構成貫穿于細胞核與細胞質的網(wǎng)架結構體系，整體觀呈球球形網(wǎng)絡形網(wǎng)絡，切面觀呈，切面觀呈片層結構片層結構。 5、核纖層、核纖層.二、二、 染色質與染色體染色質與染色體u染色質（

6、染色質（chromatin）： 是間期細胞遺傳物質的存在形式，由是間期細胞遺傳物質的存在形式，由DNADNA、組蛋、組蛋白、非組蛋白及少量白、非組蛋白及少量RNARNA等構成的細絲狀復合結構。等構成的細絲狀復合結構。 形態(tài)不規(guī)則，彌散分布于細胞核內。形態(tài)不規(guī)則，彌散分布于細胞核內。u染色體（染色體（chromosomechromosome）：）： 是細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，染色質是細胞在有絲分裂或減數(shù)分裂過程中，染色質復制后反復纏繞凝聚而成的條狀或棒狀結構。復制后反復纏繞凝聚而成的條狀或棒狀結構。染色質與染色體是遺傳物質在細胞周期不同染色質與染色體是遺傳物質在細胞周期不同階段的不同存在

7、形式。階段的不同存在形式。.由：DNA、組蛋白、非組蛋白、少量的RNA組成的無定型復合物。比例：1:1:(1-1.5):0.05。（一）染色質和染色體的化學組成成分（一）染色質和染色體的化學組成成分.2 2、組蛋白（、組蛋白（histonehistone）.3 3、非組蛋白、非組蛋白. 組蛋白與非組蛋白的比較組蛋白與非組蛋白的比較 組蛋白組蛋白 非組蛋白非組蛋白 堿性蛋白質堿性蛋白質 酸性蛋白質酸性蛋白質(Asp,Glu)(Asp,Glu) 帶正電荷帶正電荷 帶負電荷帶負電荷 有五種類型有五種類型 種類繁多種類繁多（H1H1、 H3 H3、H4H4、H2AH2A、H2BH2B）（有）（有500

8、500多種）多種） 在在S S期合成期合成 在整個周期中均能合成在整個周期中均能合成 抑制抑制DNADNA的轉錄的轉錄 促進促進DNADNA復制和轉錄復制和轉錄 氨基酸序列保守氨基酸序列保守.常染色質常染色質異染色質異染色質間期染色質按其染色特性和形態(tài)特征分間期染色質按其染色特性和形態(tài)特征分兩類：兩類：常染色質常染色質和和異染色質異染色質。.常染色質常染色質enchromatinenchromatin（伸展染色質（伸展染色質 、功能性染色、功能性染色質）：質）：無明顯螺旋和盤曲、染色淺、無明顯螺旋和盤曲、染色淺、功能上活躍。多在功能上活躍。多在S S期的早、期的早、中期復制。中期復制。.異染色

9、質異染色質是間期核中處于是間期核中處于功能惰性呈凝縮狀態(tài)染色功能惰性呈凝縮狀態(tài)染色質纖維質纖維無轉錄活性，用堿性染料無轉錄活性，用堿性染料染色時著色較深的染色質染色時著色較深的染色質組分。組分。多位于核周近核膜處。多位于核周近核膜處。.巴氏小體巴氏小體.X X染色質數(shù)目染色質數(shù)目X X染色體數(shù)染色體數(shù)1 1.常染色質常染色質異染色質異染色質螺旋纏繞程度螺旋纏繞程度螺旋程度低，呈螺旋程度低，呈疏松的纖維狀疏松的纖維狀螺旋程度高，呈螺旋程度高，呈團塊狀團塊狀間期染色深度間期染色深度染色淺染色淺染色深染色深間期核中的分間期核中的分布布主要分布于主要分布于核中核中央央主要分布于主要分布于核周核周邊邊轉

10、錄活性轉錄活性轉錄活性高轉錄活性高轉錄活性低轉錄活性低復制時間復制時間S S期的早、中期期的早、中期S S晚期晚期.nucleosomes (10 nm)condensed form (30 nm).（三）染色質組裝成染色體（三）染色質組裝成染色體1 1、核小體是染色體的基、核小體是染色體的基本結構單位本結構單位 核小體：染色體組裝核小體：染色體組裝的一級結構的一級結構 200bpDNA + 200bpDNA + 組蛋白八組蛋白八聚體聚體 將將DNADNA分子長度壓縮了分子長度壓縮了約約7 7倍倍.球狀組蛋白核心球狀組蛋白核心H4DNADNA雙螺旋雙螺旋(140-160(140-160bpbp

11、、1.751.75圈）圈）H3H4H3H2AH2AH2BH2BH4H3H3H4H2AH2AH2BH2B10nm連接連接DNADNA（50-60bp50-60bp） H1 H1核小體核小體核心部核心部連接部連接部DNADNA分子：分子：140-140-160160bpbp、1.751.75圈圈組組 蛋蛋 白：白：2 2（H H2 2A A、H H2 2B B、H H3 3、H H4 4）八）八聚體聚體組 蛋 白：H1DNA分子：5060bp核小體核小體染色體的一級結構染色體的一級結構核小體核小體.29 30nm和11nm染色質纖維 .2 2、核小體進一步螺旋形成螺線管、核小體進一步螺旋形成螺線管

12、 螺旋管是在組蛋白螺旋管是在組蛋白H1H1協(xié)助下，協(xié)助下，6 6個核小體纏繞一個核小體纏繞一圈形成的中空性管圈形成的中空性管. . 外外30nm; 30nm; 內內10nm,10nm,組蛋白組蛋白H1H1位位于螺旋管內側。將串珠狀小體長度壓縮了約于螺旋管內側。將串珠狀小體長度壓縮了約6 6倍；倍； 內內10nm10nm 外外30nm30nm組蛋白組蛋白.DNAH1組蛋白組蛋白八聚體八聚體螺線管頂面觀螺線管頂面觀（直徑（直徑30nm30nm）螺線管側面觀螺線管側面觀.多級螺旋化模型（多級螺旋化模型（multiple coiling model） 一級結構一級結構核小體；核小體； 二級結構二級結構

13、螺線管；螺線管； 三級結構三級結構超螺線管（超螺線管（supersolenoid）：）：由螺線管由螺線管 進一步螺旋化形成的圓筒狀結構進一步螺旋化形成的圓筒狀結構 ； 四級結構四級結構染色單體（染色單體（chromatid）：）：超螺線管進一超螺線管進一 步螺旋折疊形成。步螺旋折疊形成。Cell Nucleus關于螺線管如何進一步包裝成染色體，目前有兩種關于螺線管如何進一步包裝成染色體，目前有兩種模型：模型：多級螺旋化模型多級螺旋化模型和和染色體骨架染色體骨架-放射環(huán)模型放射環(huán)模型。.多級螺旋化模型多級螺旋化模型 超螺旋管超螺旋管為染色質的三級結構，它是由為染色質的三級結構，它是由螺旋管進一步

14、盤曲而形成。將螺旋管長度壓螺旋管進一步盤曲而形成。將螺旋管長度壓縮了縮了4040倍。倍。 四級結構：四級結構：染色單體染色單體, , 超螺旋管進一步超螺旋管進一步折疊又被壓縮了折疊又被壓縮了5 5倍。倍。 壓縮壓縮7 7倍倍 DNA 核小體 螺線管螺線管 超螺線管超螺線管 .染色質組裝的多級螺旋化模型染色質組裝的多級螺旋化模型 Cell Nucleus.2.染色體染色體骨架骨架-放射環(huán)模型放射環(huán)模型（scaffold radial loop structure model） 一級結構一級結構核小體；核小體； 二級結構二級結構螺線管（螺線管（30nm染色質纖維）。染色質纖維）。袢環(huán)結構袢環(huán)結構染

15、色單體染色單體 高級結構高級結構Cell Nucleus( (三三) )螺線管的進一步包裝螺線管的進一步包裝螺線管以后的高級結構由螺線管以后的高級結構由30nm30nm染色質纖維折疊成的袢環(huán)構成。染色質纖維折疊成的袢環(huán)構成。袢環(huán)沿染色體縱軸由中央向周圍伸出，形成袢環(huán)沿染色體縱軸由中央向周圍伸出，形成放射環(huán)；放射環(huán)；每每1818個袢環(huán)呈放射狀排列形成個袢環(huán)呈放射狀排列形成微帶（微帶（minibandminiband），），微帶是微帶是染色質高級結構的組成單位；染色質高級結構的組成單位；約約10106 6個徽帶沿縱軸排列形成個徽帶沿縱軸排列形成染色單體。染色單體。. 在染色體中有一個由非組蛋白構成

16、的纖維網(wǎng)架在染色體中有一個由非組蛋白構成的纖維網(wǎng)架稱為染色體支架稱為染色體支架 直徑直徑30nm30nm的螺線管一端與支架結合，另一端向的螺線管一端與支架結合，另一端向周圍呈環(huán)狀迂回后再回到結合處，形成的環(huán)狀結構周圍呈環(huán)狀迂回后再回到結合處，形成的環(huán)狀結構稱為袢環(huán)稱為袢環(huán)( (每個袢環(huán)包含核小體每個袢環(huán)包含核小體315315個）個） 袢環(huán)（由袢環(huán)（由 30nm 30nm螺旋管構成）螺旋管構成） 1818個袢環(huán)沿染色體的縱軸由中央向四個袢環(huán)沿染色體的縱軸由中央向四周伸出，形成放射環(huán)，稱為微帶。周伸出，形成放射環(huán)，稱為微帶。染色體支架染色體支架（非組蛋白）（非組蛋白）袢環(huán)袢環(huán)12345678910

17、1112131415161718微微 帶帶一條染色單體約有一條染色單體約有10106 6個微帶。個微帶。.(染色體縱軸或支架染色體縱軸或支架)示染色質袢環(huán)示染色質袢環(huán)(染色體縱軸或支架染色體縱軸或支架)示染色質袢環(huán)示染色質袢環(huán).DNA核小體核小體螺線管螺線管伸展的袢環(huán)伸展的袢環(huán)濃縮袢環(huán)濃縮袢環(huán)染色體染色體.三、核三、核 仁仁（nucleolus）核仁：核仁：真核細胞間期細胞核中最明顯的結構，真核細胞間期細胞核中最明顯的結構，光鏡下為均勻、海綿狀的球體。光鏡下為均勻、海綿狀的球體。數(shù)目：數(shù)目：一般一般12個，有時多達個，有時多達35個。個。位置與大小位置與大小 ：一般蛋白質合成旺盛和分裂增一般蛋

18、白質合成旺盛和分裂增殖較快的細胞有較大和數(shù)目較多的核仁，殖較快的細胞有較大和數(shù)目較多的核仁，常趨常趨向核的邊緣。向核的邊緣。反之核仁很小或缺失。反之核仁很小或缺失。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。核仁在分裂前期消失，分裂末期又重新出現(xiàn)。. 超微結構：超微結構：海綿狀海綿狀 核仁染色質核仁染色質 纖維成分纖維成分 顆粒成分顆粒成分 核仁基質核仁基質Cell Nucleus（二）核仁的結構（二）核仁的結構.43.44.45.核膜核仁含有含有rDNArDNA的的1010個伸展個伸展的間期染色體袢環(huán)進的間期染色體袢環(huán)進入核仁中入核仁中機械剪切分離的含有不完整分離的含有不完整染色體袢環(huán)的核仁染色體袢環(huán)的核仁 rDNArDNA是染色體上伸展出的是染色體上伸展出的DNADNA袢環(huán)，每一個袢環(huán)稱為袢環(huán)，每一個袢環(huán)稱為一個一個核仁組織者核仁組織者。 人類人類rRNArRNA基因基因位于位于5 5條染色體上，即條染色體上，即1313、1414、1515、2121、2222號染色體。號染色體。 .核仁組織者（區(qū)）核仁組織者（區(qū)）Nuclear organizerNuclear organizer核仁內染色質上含有成串的核仁內染色質上含有成串的rRNArRNA基因，這個基因，這個染色體區(qū)段稱為染色體區(qū)段稱為核仁組織者核仁組織者。它們在間期時。它們在間期時相互融合